c#笔记-定义类

声明类

类可以使用帮助你管理一组相互依赖的数据，来完成某些职责。
类使用class关键字定义，并且必须在所有顶级语句之下。
类的成员只能有声明语句，不能有执行语句。

class Player1
{
    
    
	int Hp;
	int MaxHp;
	int Atk;
	int Def;

	int Overflow()
	{
    
    
		if (Hp < 0)
		{
    
    
			int i = Hp;
			Hp = 0;
			return i;
		}
		else if (Hp > MaxHp)
		{
    
    
			int i = Hp - MaxHp;
			Hp = MaxHp;
			return i;
		}
		else
		{
    
    
			return 0;
		}
	}
}

使用new+类名+括号可以构造出一个这种类型的值。但无法访问里面的东西。

Player1 player1 = new Player1();
player1.Hp = 400;//不可访问，因为它具有一定的保护级别

访问权限

如果希望外部可以访问到你定义类的成员，你需要公开他们的访问权限。
可以在所有的声明前面加上public，这样你将可以在外部任意访问和修改他们。

Player2 player2 = new Player2();
player2.Hp = 400;

class Player2
{
    
    
	public int Hp;
	public int MaxHp;
	public int Atk;
	public int Def;
	public int Overflow()
	{
    
    
		if (Hp < 0)
		{
    
    
			int i = Hp;
			Hp = 0;
			return i;
		}
		else if (Hp > MaxHp)
		{
    
    
			int i = Hp - MaxHp;
			Hp = MaxHp;
			return i;
		}
		else
		{
    
    
			return 0;
		}
	}
}

访问权限列表

调用方的位置	public（公开）	protected internal	protected（保护）	internal(内部)	private protected	private（私有）
内部	✔️	✔️	✔️	✔️	✔️	✔️
派生类	✔️	✔️	✔️	✔️	✔️	❌
相同程序集	✔️	✔️	❌	✔️	❌	❌
不同程序集的派生类	✔️	✔️	✔️	❌	❌	❌
任何	✔️	❌	❌	❌	❌	❌

默认访问权限

成员	默认（没写修饰符时）可访问性	允许的成员的声明的可访问性
命名空间	public	无（不能添加修饰符）
枚举	public	无（不能添加修饰符）
顶级类	internal	internal 或 public
嵌套类	private	全部
类成员	private	全部
嵌套结构	private	除了带有protected的访问权限。因为派生对他不可用。

内部类

类可以声明在其他的类中。这样的类也可以使用他的私有成员。

internal class Barrack
{
    
    
	private int level;

	private class Marine
	{
    
    
		public int Atk;

		public void Init(Barrack barrack)
		{
    
    
			Atk += barrack.level;
		}
	}
}

命名约定

具有public或protected修饰的所有类成员，都意味着将会被他人使用。
为了代码风格的一致性，约定公开的类成员，以驼峰命名法。

1. 使用英文作为名字
2. 把所有的空格后的第一个字母大写，然后去掉所有空格
3. 把首字母大写。

例如：超光速

1. faster than light
2. fasterThanLight
3. FasterThanLight

不公开的命名规范，不好说。我随手翻了一些下的扩展包，就见到了一堆不同命名风格。

封装

为什么要阻止调用者访问所有的东西呢？

• 对于不想知道所有东西的人来说：如果把你带到飞机上的驾驶舱，你看着眼前琳琅满目的按钮你会怎么想？但是，如果我只给你6个键，上下左右前后。你是不是敢说你也会开飞机了。
• 对于想知道所有东西的人来说：不允许外部修改一些关键数据。例如我游戏只做了70关。然后调用者一改，跳关到80关。那我怎么运行呢？
• 对于你自己写的代码而言，你可能觉得没有必要，因为想改就改。但是请记住，真实的开发绝对不会是靠你一个人就能完成的。你可能会下扩展包，可能会用你的同学同事写好的代码。有可能很久以后你想起来你写的一个代码刚好能解决问题，但是已经看不懂你写的具体内容。

职责

在定义类的时候，应该先想好它应该做什么，规划他的职责范围。
在你只有一个地方使用的时候，你可能觉得无所谓，写谁身上都一样。

但是如果东西多起来了，可能就会出现重复的代码。

但是如果把恢复生命的方法，写在人物里面，那么就只需要写一份恢复生命。
而且本来这个操作修改的也是人物自己的东西，恢复生命，本应是人物的职责。
这样，以后不管是谁使用人物，都可以直接使用他的恢复生命，不需要自己写一份了。

类成员

方法中的变量有作用域，可以根据代码块判断它们何时不再需要，立刻释放内存。
但是类中的变量无法这样判断，因为它们可能被类中的任何一个方法所使用，而方法的调用时机是不确定的。
所以类中的变量不会被单独清除，它们只会随着类的实例化和销毁而分配和回收内存。
只有当整个类的对象都不再被引用时，它们才会被一起清除。
由于类的生命周期是动态的，所以class声明的类都是引用类型。

字段

在方法内部定义的变量和方法，称为局部变量和局部方法。

局部一词也可以用本地替换，因为它们都是英文单词local的翻译。

类中直接定义的变量，称为字段，它们是类的成员之一。
字段必须指定数据类型，不能使用var进行隐式类型推断。
字段可以在声明时赋予初始值，但是不能使用其他的实例成员参与赋值表达式。

class Person
{
    
    
    string name = "Alice"; // 可以赋予常量值
    int age = GetAge(); // 错误，不能使用实例方法参与赋值
    double height = weight * 0.9; // 错误，不能使用其他实例字段参与赋值
    double weight; // 可以不赋值

    int GetAge()
    {
    
    
        return 12;
    }
}

只读

一个字段可以使用readonly修饰。让他只能保持初始值。

只读只能保证这个变量不被更改。一些引用类型可以在不改变变量的情况下改变值。

class Sudent
{
    
    
	public readonly int Age = 60;
	public readonly string Name = "小明";
}

方法

在一些语言中，方法和函数有明确的区别，类的成员才能叫方法。以这个观点局部方法只能称为局部函数。
但在 C# 中，这种区分并不是很重要。即便是编写的局部函数，在编译后也会变成类成员。

重载

作为类成员的方法，具有重载的性质。
不同的方法之间可以同名，只要他们的参数列表不同（数量，类型，顺序）。
引用参数和基本类型的参数不一样，可以重载。
但他们之间都是相同的引用参数，不能只有in，out，ref不同的情况下重载。

class Printer
{
    
    
    public void Print(int number)
    {
    
    
        Console.WriteLine($"这个数字是 {
      
      number}。");
    }

    public void Print(string message)
    {
    
    
        Console.WriteLine($"这个信息是 {
      
      message}。");
    }
    
    public void Print(ref string message)
    {
    
    
        Console.WriteLine($"这个信息是 {
      
      message}。");
    }

    public void Print(double value, string unit)
    {
    
    
        Console.WriteLine($"这个数值是 {
      
      value} {
      
      unit}。");
    }
}

在调用方法时，编译器会查找更为具体的方法。

1. 如果调用方法的参数列表有一个直接匹配的重载，那么会忽略掉不定参数的重载。
2. 检查所有参数的隐式转换和自身，如果方法重载有参数更为具体（int）的参数，则忽略掉更抽象的（object）重载。
3. in参数不需要在调用时添加in，但如果用in引用参数和普通参数重载，则根据调用时是否有in决定重载。
4. 如果没有或有多个这样的匹配方法，则会报错。

例如这种情况下，调用new Calculator().Add(40,20);就会出现歧义。

class Calculator
{
    
    
    public void Add(int x, object y)
    {
    
    
        switch (y)
        {
    
    
            case string s:
                Console.WriteLine(x + s);
                break;
            case int i:
                Console.WriteLine(x + i);
                break;
            default:
                Console.WriteLine("Invalid argument");
                break;
        }
    }

    public void Add(object x, int y)
    {
    
    
        switch (x)
        {
    
    
            case string s:
                Console.WriteLine(s + y);
                break;
            case int i:
                Console.WriteLine(i + y);
                break;
            default:
                Console.WriteLine("Invalid argument");
                break;
        }
    }
}

属性

在早期，如果使用者希望获得，或修改类成员的变量，必须使用方法

class Hp1
{
    
    
	private int now;
	private int max;

	public int GetNow()
	{
    
    
		return now;
	}

	public void SetNow(int value)
	{
    
    
		now = Math.Clamp(value, 0, max);
	}
}

因为封装的特性，所有对值的修改应该是在自己的可控范围，
或者是自己应该收到通知，执行一些操作。

属性可以简化这个过程，它能声明一个像字段的方法。

class Hp2
{
    
    
	private int now;
	private int max;
	public int Now {
    
     get => now; set => now = Math.Clamp(value, 0, max); }
}

get访问器

属性的使用方式和字段类似，但必须具有get访问器的属性才能够获取值。
对于返回引用变量的属性，只允许存在get访问器

Hp3 Hp3 = new Hp3();
int hp3 = Hp3.Now;//错误，这个属性无法取值

class Hp3
{
    
    
	private int now;
	private int max;
	public int Now {
    
     set => now = Math.Clamp(value, 0, max); }
	public int Now2 {
    
     get => now; }
	public ref int Max {
    
     get => ref max; }
}

set访问器

具有set访问器的属性，才能像变量一样进行赋值。

Hp4 Hp4 = new Hp4();
Hp4.Now = 40;//错误，这个属性无法赋值

class Hp4
{
    
    
	private int now;
	private int max;
	public int Now {
    
     get => now; }
	public int Now2 {
    
     set => now = Math.Clamp(value, 0, max); }
}

init访问器

属性无法使用readonly进行修饰。作为补偿，可以使用init访问器来代替set访问器。
init访问器仅能在赋值初始值时使用。并且这个访问器可以操作只读的字段。

class Hp5
{
    
    
	private int now;
	private readonly int max;
	public int Now {
    
     get => now; }
	public int Max {
    
     get => max; init => max = value; }
}

自动实现属性

如果一个属性对字段的控制不需要逻辑，并且有get访问器，
可以省略掉访问器的逻辑。编译器会自动生成一个字段交给他控制。
并且，你可以对这个属性进行赋值，来给这个自动生成的字段赋初始值。

class Student
{
    
    
    public string Name {
    
     get; set; } = "张三";

    public int Age {
    
     get; init; }

    public string Password {
    
     get; } = "password";//至少要有get属性
}

访问器的访问权限

访问器的get,set,init都可以单独设置一个访问权限。
但至少要存在一个没有设置权限的访问器，并且访问器的权限必须低于属性的权限。

class Counter
{
    
    
	public int Count {
    
     get; private set; }

	public void Increment()
	{
    
    
		Count++;
	}
}

lamda表达式

=>只能对单行语句使用。如果逻辑复杂，可以扩展为完整的方法。
get访问器是一个返回值和属性类型一样的无参方法。
set和init访问器是仅有一个类型和属性一样，名为value参数的无返回值方法，

class AccessCounter
{
    
    
	private int accessCount;

	public int AccessCount
	{
    
    
		get
		{
    
    
			int currentCount = accessCount;
			accessCount++;
			return currentCount;
		}
		set
		{
    
    
			accessCount = value;
		}
	}
}

反过来，如果内容只有一条语句，那么方法也可以使用lamda表达式。

class AccessCounter2
{
    
    
	private int accessCount;

	public int GetAccessCount() => accessCount++;

	public void SetAccessCount(int value) => accessCount = value;
}

何时使用属性

属性的介绍是像使用字段一样使用方法。
所以它有了字段的特点：无法作为语句单独放置。
而方法可以作为语句单独放置，因为方法会执行操作，会改变一些东西。

所以，如果不会改变太多的东西，即只改变自己控制的那些字段，就使用属性。
甚至有的时候，属性只给读取值，什么也不改变。
对于仅get属性，还能够再简写。去掉属性的大括号和get，直接用=>返回。

class Hero
{
    
    
	public int Hp {
    
     get; private set; }
	public int MaxHp {
    
     get; private set; }
	public double HpRatio => 1.0 * Hp / MaxHp;
}

索引器

索引器和属性类似，使用访问器来简化方法调用。他牺牲了名字换取了参数。

class StringCollection
{
    
    
	private string[] arr = new string[100];

	public string this[int i]
	{
    
    
		get => arr[i];
		set => arr[i] = value;
	}
}

索引器的名字必须是this。他的参数使用[]来代替()，且不能没有参数。
索引器的调用方式类似于数组的索引。

StringCollection sc = new StringCollection();

sc[0] = "Hello";
sc[1] = "World";

Console.WriteLine(sc[0]); //Hello
Console.WriteLine(sc[1]); //World

构造器

构造器是定义初始字段的地方。构造器没有返回值，方法名和类名一样。他有一些特点：

• 必定会被调用，且先于其他方法被调用。
• 只会执行一次。
• 可以为只读字段赋值。

class Circle
{
    
    
	private readonly double radius;
	public double Area => radius * radius * Math.PI;

	public double Perimeter => 2 * radius * Math.PI;

	public Circle(double radius)
	{
    
    
		this.radius = radius;
	}
}

因为这些特点，构造器很适合用来初始化字段的初始值。

new

构造器的调用方法是new+构造器

Circle circle = new Circle(20);

构造器只能搭配new进行调用。new是一个操作符，

1. 首先会计算类型占用的空间
2. 找一个合适的地方分配空间
3. 取地址
4. 执行构造器

虽然取地址在执行构造器之前，但赋值语句总是最慢的，
它会等待构造器完成执行才会执行赋值。

如果你没有写任何构造器，编译器会帮你弄一个没有参数的公开构造器。
在你写了以后就不会生成这个了。但是记住，构造器默认权限也是私有的。

构造器链

构造器比较特殊，如果要递归调用，只能出现在另一个构造器的开头。
并且使用特殊语法。使用:表示首先执行，使用this表示构造器。

Contract
{
    
    
	private int id;
	public string PartyA {
    
     get; private set; }
	public string PartyB {
    
     get; private set; }

	public Contract(int id)
	{
    
    
		this.id = id;
		Console.WriteLine($"员工{
      
      id}进入打印室");
	}

	public Contract(string PartyA, int id) : this(id)
	{
    
    
		this.PartyA = PartyA;
	}

	public Contract(string PartyA, string PartyB, int id) : this(PartyA, id)
	{
    
    
		if (id.ToString().Length == 4)
			this.PartyB = PartyB;
		else
			Console.WriteLine("检测到违规操作");
	}
}

终结器

和构造器相反，终结器是在一个对象被清理时触发的。
它由.Net调用，我们无法主动调用他，所以不能有参数，也不能有访问修饰符。
他的语法是在构造器前加一个~

class Waste
{
    
    
	~Waste()
	{
    
    
		Console.WriteLine("一个垃圾被清理了");
	}
}

不过.Net不是时刻监视引用类型是否不再使用的，只会在觉得内存占用过多，
或内存不够的时候执行一次清理。所以如果想观察到它，需要创建很多对象。

for (int i = 0; i < 1000_000; i++)
{
    
    
	new Waste();
}

解构方法

解构方法可以让实例能像元组一样被析构，或使用模式匹配的位置模式。
解构方法是公开无返回值的，名为Deconstruct的方法。所有参数均为out参数。

class Point
{
    
    
	public int X;
	public int Y;

	public void Deconstruct(out int x, out int y)
	{
    
    
		x = X;
		y = Y;
	}

	public void Deconstruct(out int x, out int y, out double length)
	{
    
    
		(x, y) = this;
		length = Math.Sqrt(x * x + y + y);
	}
}

实例和静态

类和实例这两个术语不是好名字。不能直接从名字看出来他是什么。
让我们换成民法中的术语种类物和特定物

种类物，比如说钱。我给你的一百元，五十元，和一堆硬币，都是钱。
你不在乎是哪个钱，只要是钱就行。

特定物，比如说照片。有人把你的全家福弄坏了，把他的旅游照赔给你，你会同意吗？
那肯定不同意，但是为什么？明明都是照片，为什么不一样呢？
特定物的含义就是只有这个东西才行。不能用其他的同种东西替代。

实例，就是能说这个的东西。比如这只猫，那棵树，我家的狗。这些都能说这个。
类，是一个抽象概念。例如鸭子有两条腿，这里的鸭子不是说哪只真正存在的鸭子，只指代鸭子这个概念。

重量，年龄这种属性，是实例属性。必须指出是哪一个才能讨论。
比如只能说我家的猫3岁，不能说猫是3岁。

静态成员

在一个成员前加static修饰就会变成静态的。
实例成员对于每一个实例都是不一样的，他们互不干扰。
但是静态成员是跟随类的，所有实例访问到的都是同一份静态成员。

Cat cat1 = new Cat(30, 10);
Cat cat2 = new Cat(20, 20);
cat1.Show();
cat2.Show();
cat1.Weight = 60;
cat1.Height = 50;
Cat.Legs = 8;//静态成员必须直接通过类名访问
cat1.Show();
cat2.Show();//实例字段没有变化，但腿的数量变成了8

class Cat
{
    
    
	public int Height;
	public int Weight;
	public static int Legs;

	public Cat(int height, int weight)
	{
    
    
		Height = height;
		Weight = weight;
	}

	public void Show()
	{
    
    
		Console.WriteLine("身高" + Height);
		Console.WriteLine("体重" + Weight);
		Console.WriteLine("腿的数量" + Legs);
		Console.WriteLine("===============");
	}
}

this

静态成员也可以有属性，方法，字段。但唯独不能有索引器。因为this的含义就是当前实例。
索引器的语法this[ index]的this就是表示你的变量，只是声明的时候不知道你变量叫什么。

在方法的内部可以通过this访问实例成员，通过类名访问静态成员。这在参数和成员同名时很有用。

class Dog
{
    
    
	public int Height;
	public int Weight;
	public static int Legs;

	public Dog(int Height, int Weight, int Legs)
	{
    
    
		this.Height = Height;
		this.Weight = Weight;
		Dog.Legs = Legs;
	}
}

静态构造器

静态字段同样可以有只读字段，也同样只能在构造器里修改。
不同的时，静态字段的初始值可以使用其他静态成员参与表达式中。
会按照顺序赋值，还没有赋值的字段在表达式中会以默认值计算。

静态构造器会在这个类第一次被访问时（不是程序启动时）由.Net调用，
所以同样不能添加访问修饰符和参数。

静态成员先于所有实例创建。实例字段的初始值可以使用静态成员参与表达式。

class Duck
{
    
    
	public int Height;
	public int Weight;
	public static readonly int Legs;

	static Duck()
	{
    
    
		Legs = 2;
		Console.WriteLine("鸭子有两条腿");
	}
}

Console.WriteLine("还没有使用鸭子");
Console.WriteLine(Duck.Legs);

静态类

可以给类声明为静态，这样就无法创建他的实例。
无法创建实例的静态类，讲无法拥有任何实例成员，包括编译器自动添加的无参构造器。
一般来说都是一些只有方法的工具类才这样做。

static class HelloWorld
{
    
    
	public static void Hello(string name)
	{
    
    
		Console.WriteLine("你好，" + name);
	}
}

扩展方法

在顶级（不是内部类）静态类中，方法的第一个参数可以添加this进行修饰。
在使用this修饰的类型的值时，可以像调用实例方法一样调用这个静态方法。

static class Tool
{
    
    
	public static void Hello(ref this bool b)
	{
    
    
		b = !b;
		Console.WriteLine(b + "被逆转了");
	}

	public static void Hello(this string s)
	{
    
    
		Console.WriteLine("你好" + s);
	}
}

string s1 = "世界";
bool b1 = true;

s1.Hello();//像实例方法调用
b1.Reverse();//不需要添加ref，修改会作用到这个变量上
Tool.Hello(s1);//也能正常用静态方法调用。
Tool.Reverse(ref b1);//只有值类型才能声明ref扩展方法

运算符重载

使用operator可以为这个类型定义运算符，一些规则如下

• 参数至少有一个是自己类型
• 对于二元运算，参数的顺序是有影响的（有些运算不满足交换律）
• 不能在双方类型定义相同顺序和类型的运算符，会出现歧义
• 必须有返回值，不能是void
• 一些运算符必须成对出现，但对于返回bool的，不要求互斥。

关于哪些运算符可以重载，请参阅之前的文章

class Speed
{
    
    
	public int MetrePerSecond;

	public Speed(int metrePerSecond = 0)
	{
    
    
		MetrePerSecond = metrePerSecond;
	}

	public static bool operator !(Speed L) => L.MetrePerSecond != 0;

	public static int operator ~(Speed L) => -L.MetrePerSecond;

	public static Speed operator +(Speed L, Speed R) 
		=> new Speed(L.MetrePerSecond + R.MetrePerSecond);
}

自增和自减

++和--要求返回值类型必须是自己。
当一个变量完成了++或--后，这个变量会执行一个赋值操作，
用这个运算符的返回值将他替换。

true和false

一个类型可以重载true运算符，他将能作为条件，放入到if，while.三元运算符中作为条件。
不过，他还是不能直接给bool变量赋值或是以其他形式当作bool。

虽然true运算符要求同时重载false运算符，但false的作用极其有限。
作为条件时只会使用true运算符。false运算符唯一的作用是

1. 你需要重载&运算符
2. 你的&运算符的返回值类型要和自己一样
3. 然后你就能使用&&逻辑运算符，运算规则是false(x) ? x : x & y

自定义类型转换

类型转换使用implicit（隐式），explicit（显示）之一，加上operator指定。
参数和返回值其中有一个是自身的类型。

class Electric
{
    
    
	public static explicit operator Magnetism(Electric L) => new Magnetism();
}

class Magnetism
{
    
    
	public static implicit operator Electric(Magnetism L) => new Electric();
}

转换没有传递性，但每一个隐式转换都可以以显示转换调用。
有必要的话可能需要使用这种方式转换(生物能)(化学能)(热能)电能。

命名空间

定义命名空间

类同样不能重名。为了区分类，可以使用命名空间隔离他们。
命名空间的作用类似于文件夹。不同文件夹下的文件是可以同名的。

namespace Plain//郊外
{
    
    
	namespace Castle//古堡
	{
    
    
		class Ghost
		{
    
     }//幽灵
	}

	class wildBoar
	{
    
     }//野猪
}

声明命名空间时可以一次性声明多层级的命名空间，使用.隔开

namespace Plain.Castle
{
    
    
	class Candle//诡异的蜡烛
	{
    
     }
}

使用文件命名空间，可以指定该文件下所有类都处于此空间中。
但不能再声明其他命名空间，或使用顶级语句。

namespace Plain.Castle;

完全限定名

在调用有重名的类或没有引用命名空间时，
需要带上他的完整命名空间名。
对于没有命名空间的，使用global::(对，是两个冒号)表示根路径。

class Boo {
    
     }

namespace A.B.C
{
    
    
	class Boo {
    
     }
}

调用：

global::Boo boo1 = new global::Boo();
A.B.C.Boo boo2 = new A.B.C.Boo();

引用命名空间

在文件的开头，或一个命名空间的类定义之前，可以使用using引用命名空间。
引用命名空间后，在作用域内使用这些命名空间下的类不需要再写完全限定名。

namespace A.B.C
{
    
    
	class Foo {
    
     }
}

using A.B.C;
Foo foo = new Foo();

类型别名

使用using可以用类似变量赋值的操作，给一个类型指定一个别名。

namespace Gas
{
    
    
	class CarbonDioxide {
    
     }
}

using CO2 = Gas.CarbonDioxide;
CO2 co2 = new CO2();

静态引用

使用static using可以导入一个类型的所有静态成员，
在不点出他的类名的情况下使用他的静态成员。

using static System.Int32;//int关键字就是这个类型的类型别名

int int32 = Parse("32");
int max = MaxValue;

类的成员常量也会被认为是静态成员。

全局引用

使用global修饰的命名空间引用，类型别名，静态引用，会作用到这个程序集下的所有文件。

global using System;

在你的控制台模板项目生成时，就带有一些默认的全局引用。
可以在你的编译器左上角看到他们。